Белок EWSR1 накапливается в цитоплазме клеток глиобластомы, устойчивой к химиотерапии

Глиобластома — это агрессивная опухоль головного мозга. Медианное время жизни пациентов составляет 14–16 месяцев. Стандартное лечение включает в себя хирургическое вмешательство, лучевую и химиотерапию. Последняя чаще всего проводится с использованием темозоломида. Механизм действия препарата заключается в алкилировании гуанина, что приводит к нарушению структуры и синтеза ДНК опухолевой клетки. Однако химиотерапия малоэффективна, так как опухоль быстро развивает устойчивость к темозоломиду.

Авторы новой работы использовали хорошо изученный механизм действия темозоломида, чтобы найти уязвимые места у резистентных к нему глиобластом. Они сосредоточились на богатых гуанином участках ДНК — G-квадруплексах (G4) и сайтах сплайсинга РНК. Ранее было показано, что G4 выступают в роли важных регуляторных элементов для онкогенов, например, KRAS, KIT и c-MYC. Было подтверждено и то, что для клеток глиобластомы характерны изменения паттернов альтернативного сплайсинга.

Ученые работали с клетками глиобластомы, полученными от пациентов. С помощью селекции они получили устойчивую к темозоломиду линию. Для сравнения использовались изогенные чувствительные клетки, а также изначально резистентная клеточная линия. Ученые провели полногеномное секвенирование и показали, что мутационная нагрузка значительно выше в устойчивых клетках, чем в чувствительных. При этом они подтвердили присутствие мутационной сигнатуры, ранее ассоциированной с лечением.

Мутации в G4-областях резистентных клеток приводили к изменениям структуры ДНК. Это показал и эксперимент с иммунофлуоресцентным окрашиванием G4. Обработка клеток препаратом TMPyP4, стабилизирующим G-квадруплексы, приводила к снижению роста резистентных клеток и почти не влияла на чувствительные. Полученные результаты говорят о функциональной значимости мутаций в G4 для устойчивой глиобластомы.

Полногеномное секвенирование также выявило большое количество мутаций в G-богатых сайтах сплайсинга у резистентных клеток. С помощью нанопорового секвенирования кДНК ученые обнаружили события сплайсинга, общие для резистентных линий и отсутствующие в чувствительный клетках. Для дальнейшего анализа они выбрали 94 гена и показали, как связанное с G-мутациями изменение сплайсинга влияет на функции итоговых белков. Например, изоформа FAM118A в резистентных клетках нечувствительна к нонсенс-опосредованному распаду мРНК. Несмотря на снижение экспрессии гена, уровень белка FAM118A повышается. Экспрессия гена THUMPD2, наоборот, повышается, но изоформа соответствующей мРНК быстро распадается, а потому уровень белка THUMPD2 падает. Это соответствует полученным ранее данным о связи уровней белков FAM118A и THUMPD2, а не мРНК, с прогнозом для пациентов.

Авторы также заметили две черты, характерные для клеток резистентной глиобластомы. Во-первых, в цитоплазме таких клеток накапливаются амилоидоподобные агрегаты белка EWSR1. (Обычно этот белок мигрирует в ядрышко и связывается с G4-структурами после повреждения ДНК.) Во-вторых, в резистентных клетках повышена экспрессия киназы CLK2. Ингибирование киназы приводило к остановке клеточного цикла и апоптозу клеток. Таким образом, EWSR1 можно рассматривать как потенциальный биомаркер устойчивости к темозоломиду, а CLK2 считать возможной мишенью для терапии устойчивой глиобластомы.

В настоящее время авторы испытывают ингибитор CLK2 на животных моделях.